KR20200032186A - 가공물 가공을 위한 섬유 레이저 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

표면 처리 방법 및 장치는, 순간 스폿 빔이 최적의 기하학적 치수, 세기 프로파일 및 파워를 갖도록, 레이저 빔을 프리-스캔 성형하는 준-연속파 섬유 레이저를 작동시키는 단계; 프리-스캔 빔을, 표면을 향해 편향된 복수의 하위-빔으로 나누기 위해 최적의 각속도 및 각도 범위에서 스캐너를 작동시키는 단계; 엑시머 및 분출-모드 섬유 레이저에 의해 가공된 표면의 품질과 비슷한 품질을 갖는 처리된 표면을 제공하기 위해, 표면이 미리 결정된 노출 지속시간으로 노출되도록 하고, 처리된 표면이 미리 결정된 플루언스 분포를 가지도록 하는, 순간 스폿 빔이 원하는 스캔 속도에서 원하는 길이에 걸쳐 스캔 방향으로 드래그되도록 선택된, 최적의 기하학적 치수, 파워, 및 각속도 및 범위를 스폿 빔에 제공하는, 포스트-스캔 광학 조립체를 통해 하위-빔을 안내하는 단계를 포함한다.

Description

가공물 가공을 위한 섬유 레이저 장치 및 방법
본 개시내용은 비정질 박막 가공을 위해 연속파(continuous wave)(CW) 또는 준 연속파(quasi CW)(QCW)의 높은 듀티의 섬유 레이저와 고속 스캔 시스템을 이용하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 여기서 구현된 레이저 파워, 빔 프로파일 및 스캔 속도는 원하는 노출 지속시간과 플루언스(fluence)를 발생시킨다.
평판 디스플레이를 어닐링하는 섬유 레이저 어닐링(fiber laser annealing)(FLA) 및 순차적 측방향 응고(sequential lateral solidification)(SLS) 방법에 있어서 분출-모드(burst-mode) QCW 섬유 레이저의 응용예는 알려져 있다. 예를 들어, 어닐링 공정에 사용되는 분출-모드 QCW 섬유 레이저는 PCT 출원 제 PCT/US16/40222(PCT 40222)에 개시되어 있고, 이 출원은 인용에 의해 본 명세서에 완전히 포함되고 본 출원의 양수인이 공동 소유한다. 분출-모드 QCW 섬유 레이저, 즉, 자외선(UV) 광의 다수의 긴 분출 또는 패킷을 출력하도록 작동되는 레이저에 의해 입증된 결과에서, 각각의 분출은 분출 반복률(repetition rate)(RR)의 펄스 반복률보다 높은 펄스 반복률(pulse repetition rate)(PRR)[본 명세서에서 펄스 반복률 주파수(pulse repetition frequency)(PRF)로도 지칭된다.]로 방출되는 다수의 펄스에 의해 규정되며, 이 결과는 엑시머 레이저의 결과와 비슷한 것으로 나타났다. QCW 섬유 레이저는 U.S. 출원 제14/790,170[이제 U.S. 출원 제9,941,120(US ‘120)]에 개시되어 있고, 이 출원 또한 본 출원과 함께 공동 소유되고 인용에 의해 본 명세서에 완전히 포함된다.
예를 들어, SLS 및 엑시머 레이저 어닐링(excimer laser annealing)(ELA) 방법 모두에 사용되는 엑시머 레이저와 비교했을 때, 분출-모드 QCW 섬유 레이저의 장점은 PCT 40222에 자세하게 설명되어 있다. 그러나, 상기 논의한 어닐링 공정의 맥락에서 균일한 PRR에서 일련의 펄스를 방출하는 “규칙적인” QCW 섬유 레이저와 비교했을 때는, 분출-모드 QCW 섬유 레이저가 어떤 의문점도 가지지 않는 것은 아니다.
예를 들어, 분출-모드 QCW 섬유 레이저 공급원의 연속적인 스캔은, 분출-모드 QCW 레이저의 PRR보다 높은 PRR에서 작동되는 QCW(또는 CW) 섬유 레이저와 비교하여 평균 대 피크 파워 효율을 악화시킨다. 분출-모드 QCW의 낮은 효율은, 분출-모드 QCW의 듀티 사이클이, 100%에 근접할 수 있는 “규칙적인” 높은 PRR QCW의 듀티 사이클과는 거리가 멀다는 사실로 인한 것이다. 따라서, 동등한 레이저 피크 파워의 경우에, 분출-모드 QCW 섬유 레이저가 달성할 수 있는 가공 속도는 높은 듀티의 규칙적인 QCW 섬유 레이저의 가공 속도보다 느리며, 이러한 QCW 섬유 레이저의 가공 속도는 Si 어닐링 및 다른 표면 처리 공정에서 규칙적인 QCW 섬유 레이저 사용의 필요성을 정당화하는 장점이 된다.
또한, 분출-모드 QCW 섬유 레이저를 기초로 하는 Si 어닐링 시스템은 스캔 축을 따라 원하는 세기 프로파일을 얻기 위해 균질화기(homogenizer)를 필요로 한다. 대조적으로, 이 복잡하고 고가의 장비는 규칙적인 QCW를 갖는 Si 어닐링 시스템에 포함되지 않는다.
규칙적인 QCW 섬유 레이저와 비교하여 분출-모드 QCW 섬유 레이저의 또 다른 단점은 레이저 분출 에너지에 대한, 노출된 라인의 길이의 의존성을 포함한다. 따라서, 분출-모드 QCW 레이저에 노출된 긴 스트라이프(stripe)는 높은 레이저 분출 에너지를 필요로 한다. 대조적으로, 개선된 듀티 사이클 및 스캔 방법에 기인하여, 규칙적인 QCW 섬유 레이저에서 노출된 스트라이프는 파워에 독립적인 길이를 갖는다.
분출-모드 QCW의 파워 안정성 및 모드 안정성을 제어하는 것은 더 높고 일정한 PRR에서 작동되는 규칙적인 QCW의 동일한 매개변수를 제어하는 것보다 더 어렵다. 게다가, 분출-모드 QCW 섬유 레이저와 대조적으로, 규칙적인 QCW 섬유 레이저는 더 많은 어닐링 응용예에서 사용될 수 있다.
따라서, 다양한 Si 막 어닐링 응용예와, 특히 분출-모드 QCW 섬유 레이저에 비해 규칙적인 QCW 섬유 레이저의 장점으로부터 이득을 얻는 긴 라인을 필요로 하는 응용예가 요구되고 있다.
PCT 40222의 장치의 사용은 해당 특허 장치에 개시된 것의 개발 단계 동안에는 예상되지 않은 문제점을 드러내었다. 예를 들어, 다양한 스캐너 구성이 PCT 40222에 개시되어 있으며 - 각각의 스캐너 구성은 그 장점과 단점을 갖는데, 단점은 최종 제품에 미칠 수 있는 영향의 측면에서 다소 저평가되고 있다. 검류계는 움직이는 부품의 질량으로 인해 그 편향 각속도가 제한되는 것으로 알려져 있다. 이 제한된 편향 각속도는 음향-광학 편향기(acousto-optic deflector)(AOD)에 대해 문제가 되지 않지만, 제한된 편향 각도 범위는 문제가 된다. 회전 거울 스캐너 및, 보다 구체적으로 다수의 반사 면(폴리곤)을 갖는 회전 거울 스캐너는 어닐링의 품질 및, 특히 스캔 방향으로 스트라이프 또는 라인을 따르는 플루언스 프로파일의 균일성에 불리하도록 영향을 미치는 제조 결함을 갖는 것으로 알려져 있다. 폴리곤은 특히, 긴 스트라이프, 즉, 바람직하게는 2mm보다 긴 스트라이프를 어닐링하기 위해 설계된 다양한 광학 구성에 이용된다. 따라서, 스캐너의 사용을 수반하는 어닐링 응용예에서, 폴리곤은 가능한 적은 제조 결함을 갖는 것이 바람직하다.
PCT 40222의 분출-모드 QCW 섬유 레이저는 개별적인 분출 모드 섬유 레이저로부터의 라인 빔의 길이보다 매우 큰 어닐링 패널에 주로 사용된다. 빔 봉합(stitching)에는, 리플(ripple) 외관에 불균일한 광도를 보이는 레이저 처리된 패널 상에서 관찰되는 현상인, 무라(Mura)의 형성이 동반되었다. 어닐링된 폴리실리콘(p-Si) 패널의 품질이 좋지 못함에 따라 어닐링 공정에서 분출 모드 QCW 섬유 레이저의 사용이 제한되기 때문에, 무라는 허용될 수 없다.
알려진 섬유 레이저-기반의 어닐링 시스템은 전형적으로 다수의 하위-조립체를 포함하는 복잡한 구조를 갖는다. 예를 들어, SLS 공정에서의 분출-모드 QCW 섬유 레이저의 사용은 파리 눈(Fly’s eye), 비구형, 비원통형 및 다른 균질화 수단을 필요로 한다. 상대적으로 낮은 반복률로 작동되는, 분출 모드 QCW 섬유 레이저의 파워 안정성 및 모드 안정성을 제어하는 것에는 기술적 어려움이 따른다. 분출 QCW 섬유 레이저의 평균 대 피크 파워 효율은 개선되어야 한다.
따라서 비정질 박막을 가공하기 위해 CW 또는 높은 듀티의 QCW 레이저를 이용하는 스캔 방법이 요구되고 있으며, 이 방법에서 구현된 레이저 파워, 빔 프로파일 및 스캔 속도는, 지정된 지속시간 또는 분출 모드 QCW 섬유 레이저와 동등하지만 상기-언급된 분출 모드 QCW 섬유 레이저와 연관된 문제들은 갖지 않는, 제어된 노출 지속시간 및 플루언스를 발생시킨다.
또한, 고속 스캐너와 함께, 알려지고 식별된 적어도 일부의 제조 결함을 해결할 수 있는, 높은 듀티의 QCW 레이저 모드에서 작동될 수 있는 CW 레이저가 요구되고 있다.
본 개시내용에 따르면, 본 발명의 방법은 섬유 레이저 어닐링(FLA) 비정질 Si 어닐링, 순차적 측방향 응고(SLS) 비정질 Si 어닐링, 실리콘 카바이드(SiC) 어닐링(예를 들어, 옴 접촉) 및 폴리이미드 레이저 리프트-오프(polyimide laser lift-off)(LLO) 응용예를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 응용예에 적용된다. “규칙적인” QCW 섬유 레이저 및 고속 스캐너 조립체를 이용하는, 본 발명의 방법은 엑시머 및 분출 QCW 섬유 레이저를 이용하는 표면 처리 공정에서 원하는 결과를 가져오는 것으로 알려져 있는, 원하는 노출 지속시간 및 플루언스를 기초로 레이저 에너지, 스폿 빔(spot beam) 특성 및 스캔 속도를 선택하는 단계를 포함한다. 스폿 빔 특성은 표적 기판 상의 광 스폿(light spot)의 길이, 폭 및 세기 프로파일을 포함한다. 본 발명의 방법을 구현하는 개시된 방법 및 장치 모두에 관련된 본 발명의 개념은, 다음의 논의에서 알 수 있듯이, 모두 구조적으로 그리고 기능적으로 서로 얽혀 있는 다양한 측면을 갖는다.
본 개시내용의 일 실시예에 따르면, 규칙적인 QCW 레이저는, 예컨대, 원하는 파워 P 에서 빔을 출력하도록, 최대 100%인 제어 가능한 듀티 사이클로 작동된다. 빔은 프리-스캔 경로를 따라 전파됨에 따라, 포스트-스캔 경로를 따르는 비정질 실리콘(a-Si) 막과 같은 처리될 표면을 향해 원하는 각도 범위 내에서 프리-스캔 경로로부터 편향된 복수의 하위-빔으로, 스캐너 조립체에 의해 일시적으로 나눠지거나(divided) 초핑된다(chopped).
a-Si상 에 충돌하는, 개별적인 하위-빔 각각은, 각각의 스캔 및 교차-스캔 방향과 일치하는 스캔 및 교차-스캔 스폿 축 모두에서 스폿 길이 L s , 스폿 폭 W s 및 원하는 세기 빔 프로파일과 같은, 원하는 기하학적 매개변수를 갖는 스폿을 형성한다. 스캔 방향으로의 세기 프로파일은 FLA 및 엑시머 레이저 어닐링(ELA) 공정에서 얻어지는 결과와 비슷한 좋은 결과를 얻는 데 특히 중요하다. 스폿 폭 W s 는 다소 작으며, 프로파일 불균일성은, 존재한다하더라도 실질적으로 식별 불가하지만, 필요하다면 여전히 제어될 수 있다. 스폿 빔 매개변수는 원하는 길이의 짧은 및/또는 긴 스트라이프의 생산을 위해 설계된 광학 프리/포스트-스캔 조립체에 의해 결정되고, 여기서 짧은 스트라이프는 최대 수 밀리미터 길이를 갖는 라인이다.
원하는 스폿 빔 매개변수를 갖는 스폿 빔은 원하는 스캔 속도 V 스캔 에서 스캔 방향으로 스위프되어서(swept), 미리 결정된 길이 L 스캔 및 폭 W s 의 막 상의 스트라이프를 형성한다. 원하는 스캔 속도 및 빔 프로파일은 스트라이프의 각각의 위치에서 제어된 노출 지속시간을 발생시켜서, 이러한 위치 각각에서, 결과적으로는 스트라이프 영역 전체에 걸쳐 스캔 방향으로 원하는 플루언스 분포를 제공한다.
원하는 길이 L 스캔 , 폭 W s , 및 플루언스 분포를 갖는 스트라이프가 형성될 때, 표면의 길이에 대응하는, 표면의 나머지는 적어도 교차-스캔 방향으로 레이저 처리될 필요가 있다. 이는 거리 dy로 서로 이격된 복수의 연속되는 스캔된 스트라이프를 순차적으로 형성하도록, 교차-스캔 방향으로 표면을 지지하는 플랫폼을 연속적으로 변위시킴(displacing)으로써 달성된다. 교차-스캔 방향으로의 패널의 변위의 속도는, 거리 dy가 스폿 폭 W s 이하이도록 선택되며, 일부 실시예에서 거리 dy는 0.025W s 내지 W s 사이에서 변한다. 패널의 원하는 길이를 커버하는 스트라이프의 형성은 스트라이프의 길이 L 스캔 에 대응하는 컬럼(column) 폭을 갖는 컬럼을 구성한다.
본 개시내용의 다음의 실시예에서, 상기 모든 매개변수는 원하는 플루언스 분포가 균일하거나 균일하지 않을 수 있도록 선택되고 제어된다. 컬럼의 형성 이후에, 플루언스 분포가 기대치를 충족시키지 않으면, 원하는 결과(즉, 원하는 플루언스)가 얻어질 때까지 이전 실시예에 개시된 공정이 반복된다.
FLA와 같은, 전형적으로 동일한 막의 위치에서의 다수의 조사가 필요한 공정에서, 동일한 위치의 후속 조사(irradiation) 사이의 주기는 엄격하게 제어될 필요가 있다. 이는 주어진 공정의 성격(nature)에 따라 설명될 수 있다. 예를 들어, FLA 공정에서, 전체 막 깊이가 어닐링되지는 않아야 한다. 또한 막의 과열은 그 막의 파괴를 초래한다. 따라서, 교차-스캔 방향으로의 막의 변위가 연속적이기 때문에, 다시 조명될(illuminated) 준비가 된 이전에 조사된 위치의 온도가 이론적으로 또는 경험적으로 결정된 임계값(threshold)에 대응되도록 이 변위가 수행된다.
또 다른 실시예는, 개별적인 컬럼의 형성 동안의 각각의 스폿의 열 응답이 부분적으로 용융된 삼각형-형상의 막 영역으로 나타나도록, 스캔 속도 V 스캔 및 레이저 빔 에너지를 제어하는 것에 관한 것이다. 원하는 조건 하에서, 이 영역은 스트라이프 폭 W s 보다 적어도 10배 큰, 길이 L s 로 역-스캔(counter-scanning) 방향으로 스폿으로부터 이격된 정점(apex)을 갖는다.
개시된 QCW 섬유 레이저가 100% 미만의 듀티 사이클로 작동되면, 개시된 QCW 섬유 레이저는, 100% 듀티 사이클에서 작동되는 동등한 CW로 작동되는 QCW 섬유 레이저로부터의 빔에 의해 유발된 a-Si의 열 응답과 동일한 a-Si의 열 응답을 발생시키기에 충분한, 80 내지 200MHz의 펄스 반복 주파수(PRF)에서 빔을 출력한다.
개시된 방법의 또 다른 실시예는 패널 또는 그로부터 제조된 디바이스의 폭과 실질적으로 동일하거나 그 폭보다 작을 수 있는 스트라이프 길이에 관한 것이다. 스트라이프의 길이가 패널 또는 그로부터 제조된 디바이스의 폭보다 작은 경우에, 패널 또는 디바이스의 원하는 폭을 커버하기 위해 다수의 컬럼이 필요하다. 이는 컬럼 폭 L 스캔 이하인, 거리 dx로 스캔 방향으로 처리될 표면을 변위시킴으로써 실현된다. 그 결과, 막이 원하는 거리로 스캔 방향으로 변위되면, 막의 전체 폭을 커버하기 위해 필요한 만큼의 컬럼을 형성하도록 상기 개시된 모든 특징 또는 단계가 반복된다. 스캔 방향으로 거리 dx의 변위가 필요한 경우, 이 거리 dx는 개별적인 컬럼의 후속 스트라이프들 사이의 거리 dy와 함께, 가공된 막의 각각의 위치가 50회까지 조사되도록 선택된다. 스캔 방향으로의 변위는 중첩된 컬럼과 연관된 무라와 같은 바람직하지 않은 현상을 피하기 위해 제어되어야 한다. 인접한 컬럼 사이의 거리 dx는 스트라이프 길이 L 스캔 에 의존하고, 주어진 공정에서 무라를 야기하는 것으로 알려진 거리를 초과해서는 안 된다. 전형적으로 짧은 스캔 길이와 연관된 상황에서, 이 거리 dx는 바람직하게는 0.5mm까지이고 개시된 공정 중에 제어되며, 일부 경우에 스캔 또는 스트라이프 길이의 50% 이하이다.
상기-논의된 실시예 중 임의의 실시예의 필수적인 부분인, 또 다른 특징은 dy 및 dx가 컬럼마다 다를 수 있는 상황을 포함한다.
QCW 섬유 레이저를 특징으로 하는 SLS 및 FLA 결정화 공정 모두에서, 엑시머 레이저의 시간 프로파일과 유사한 시간 프로파일을 구현하는 것이 바람직할 수 있다. 전형적으로, 표준 ELA 어닐링 공정에서, 엑시머 레이저 빔은 다음의 세기 시간 프로파일을 갖는다: 짧은 지속시간, 높은 세기 스파이크(spike), 이어서 더 긴 지속시간, 더 낮은 세기 꼬리. 이 시간 프로파일은 최초의 스파이크가 Si 막의 용융을 유발할 수 있게 하는 반면, 꼬리 부분은 용융된 막의 제어된 냉각 및 결정화를 허용한다.
따라서, 개시된 방법 및 연관된 구성은 스캔 방향으로의 세기 프로파일의 수정을 허용하도록 구성되고, 빔들 사이의 공간 오프셋, 및 개별적인 빔의 치수 및 파워가, 최적화된 어닐링 공정을 위해 조정될 수 있는 원하는 시간 프로파일을 생성하도록 다수의 가우스(Gaussian) 빔을 중첩하는 것을 포함한다. 다수의 빔은 다수의 레이저에 의해, 예를 들어 단일 레이저의 빔의 분할에 의해, 또는 분할된 빔을 갖는 다수의 레이저의 구현에 의해 발생될 수 있다. 원하는 세기 프로파일은 교차-스캔 방향으로의 가우스, 초-가우스(Super-Gaussian) 또는 임의의 다른 원하는 유형을 포함할 수 있다. 동일한 프로파일은 교차-방향으로의 세기 프로파일에 관한 것이다.
이전 실시예 중 어느 하나의 공정은, 막 상에 입사되는 하위-빔의 편광이 스캔 방향에 수직이 되고, 이에 의해 다결정 입자의 정렬을 제어하도록, 빔의 편광을 제어하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 특징 각각은 개시된 QCW 섬유 레이저에 의한 단일 모드(single mode)(SM) 빔 출력에 관한 것이다. 그러나, 일부 응용예는 빔 품질 매개변수에 대한 엄격한 제한을 갖지 않는다. 그 결과, 이 빔은 SM 또는 다중 모드(multimode)(MM)일 수 있다.
상기 실시예 중 임의의 실시예에 개시된 스캐너 유닛은, 폴리곤 또는 AOD 및 폴리곤을 규정하기 위해 함께 조립된 음향-광학 편향기(AOD), 복수의 회전 거울 또는 면을 포함한다. 폴리곤을 포함하는 스캐너 유닛의 임의의 설계에서, 본 발명의 특징은 다음의 이유로 복수의 회전 거울 또는 면의 보정(calibrating)을 포함한다.
다-면 폴리곤은 회전 평면에 대해 면 지향 오차(facet pointing error)를 발생시키기 쉽다. 특정 구현예의 공차에 따라, 면 교정을 구현할 필요가 있을 수 있다. 높은 회전 주파수에서, 면 당 짧은 체류 시간(dwell time)은 광-기계적 지향 교정을 방해한다. 이 경우에, 전형적으로 80% 미만인, 그 필수적인 광학 효율을 갖는, AOD의 구현예가 필요할 수 있다.
AOD는 그 구조에 고유한 많은 장점을 갖는다. 실질적으로 10 μs 미만인 빠른 지향 교정 시간을 갖는 것 이외에, AOD는 폴리곤 정점이 빔을 통과할 때, 빔 온(on) 및 오프(off)를 변조하기 위해 상기 개시된 모든 실시예에서 사용된다. 또한 AOD는 개별적인 스캔 라인 내에서 표적 상에 입사되는 레이저 파워 및/또는 장기(long term) 파워 드리프트/변동(fluctuation) 교정을 미세 조정하는 데 사용될 수 있다.
본 개시내용의 추가 실시예에서, AOD는 포커스 깊이를 제어하는 데 사용된다. 이 특징은, 하위-빔의 발산을 조정함으로써, 포커스 깊이를 변경하기 위해 AOD의 입력에서 무선 주파수(radio frequency)(RF)를 변조하는 것을 포함한다.
본 개시내용의 또 다른 실시예는 다양한 포스트-스캔 광학 구성을 포함한다. 스트라이프의 원하는 길이에 따라, 광학 구성은 긴 스트라이프의 생산에 사용될 수 있는 F-세타(F-theta) 렌즈를 포함할 수 있다. 짧은 라인의 생산은 축소(demagnifying) 광학기기를 필요로 할 수 있다. 이 실시예의 특정 특징은, 스캔 방향과 같은, 방향들 중 하나의 방향에서의 빔 이미지는 축소될 필요가 없지만, 다른, 교차-스캔 방향에서는, 빔의 크기가 축소되어야 하는 상황에 관한 것이다.
본 발명의 방법 및 장치에서 개별적으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있는, 상기 및 다른 실시예 및 특징은, 다음의 도면을 통해 보다 쉽게 나타날 것이다:
도 1은 본 발명의 방법을 수행하는 본 발명의 어닐링 장치의 등각도이다;
도 2는 본 발명의 방법을 나타내는 흐름도이다;
도 3은 어닐링될 Si 막 상의 스트라이프를 형성하는, 도 1의 장치의 작동의 개략도이다;
도 4는 단일 스트라이프 형성의 개략도이다;
도 5는 짧은 라인 빔을 사용하여 스캔 및 교차-스캔 방향으로 단일 위치에 대한 다중-패스(multi-pass) 중첩을 도시하는 개략도이다;
도 6은 이상적인 상단부 모자형(top hat) 빔 세기 프로파일의 도면이다;
도 7의 A 내지 D는, 각각이 가공될 재료의 과열을 방지하도록 설계된, 컬럼 형성에 사용되는 상이한 단계 패턴을 도시한다;
도 8은 스캔 및 교차-스캔 방향 각각에서 가우스 및 초-가우스 세기 프로파일을 수반하는 빔 스폿의 예시적인 도면이다;
도 9는 폴리곤의 등각 직교도이다;
도 10은 도 9의 폴리곤의 면 대 면 지향 오차를 교정하기 위한 수단의 개략도이다;
도 11은 도 10에 사용된 AOD의 작동 원리의 개략도이다;
도 12는 처리될 표면의 요철로 인한 포커스 평면을 보상하기 위한 교정 체계의 개략도이다;
도 13은 도 10 및 도 12의 면 대 면 지향 오차 및 표면 편평도 보상에 사용되는 레이저 빔의 발산 각도를 제어 가능하게 변화시키기 위한 대안적인 접근법을 도시하는 개략도이다;
도 14는 표면 편평도 보상을 위한 대안적인 광학 체계를 도시한다;
도 15는 도 9에 도시된 폴리곤과 함께 작동되는 포스트-스캔 조립체의 예시적인 설계를 도시한다;
도 16은 AOD의 스캔 각도의 함수로서의 상대적인 표적 상의(on-target) 세타 속도 프로파일을 도시한다;
도 17은 선형 세타 프로파일에 대한 AOD 주파수 램프(ramp)를 도시한다;
도 18은 세타 속도 선형화를 도시한다;
도 19는 AOD와 함께 포스트-스캔 조립체의 작동 원리를 도시한다;
도 20은 도 19의 조합의 개략도이다;
도 21a 및 도 21b는 도 20의 포스트-스캔 조립체의 각각의 예시적인 구성이다;
도 22는 대물 렌즈를 갖는 AOD의 가능한 구현예의 개략도이다;
도 23 내지 도 27은 대물 렌즈 시스템의 각각의 유형을 도시한다;
도 28a 내지 도 28b는 단일 RF-주파수 입력을 수신하는 알려진 AOD의 작동을 도시한다;
도 29a 및 도 29b는 교차-스캔 평면에서 세기 프로파일을 조정하기 위해 다수의 RF 주파수 입력을 동시에 수신하는 본 발명의 AOD의 작동을 도시한다;
도 30a 내지 도 30b 및 도 31은 교차-스캔 평면에서 원하는 빔 프로파일을 조정하기 위해 도 29a 및 도 29b의 AOD를 사용하는 각각의 컴퓨터 샷(shot)을 도시한다;
도 32는 스캔 평면에서 원하는 빔 프로파일을 조정하기 위한 기술을 도시한다;
이제 개시된 시스템을 구체적으로 설명할 것이다. 가능한 한, 동일하거나 유사한 참조 번호는 동일하거나 유사한 부품 또는 단계를 지칭하기 위해 도면 및 설명에서 사용된다. 도면은 정확한 축척(scale)과 거리가 먼 단순화된 형태이다. 편의성과 명료함만을 위해, 용어 “연결(connect)”, “커플(couple),” 및 이들의 변형 형태소(inflectional morphemes)를 갖는 유사한 용어는 반드시 직접적이고 즉각적인 연결을 의미하지 않으며, 중개 요소 또는 디바이스를 통한 연결 또한 포함한다.
본 발명의 목적은, 엑시머 및 분출-모드 섬유 레이저에 의해 가공된 막의 품질과 비슷한 품질로 Si 막을 가공하기 위한, 고속 스캐너와 결합된 표준 QCW 섬유 레이저의 사용이다. 이 목적을 달성할 수 있도록 하는 전제는, 처리된 영역이, FLA 공정의 경우 바람직하게는 0.35 내지 0.45J/cm2 사이에서 변하는, 원하는 플루언스를 특징으로 하도록, 막의 영역에 걸쳐 미리 결정된 스캔 속도로 스캔되는, 특별히 성형된 레이저 빔에 Si 막을 제어 가능하게 노출시키는 것을 기초로 한다. 따라서, 공정은, 파워, 발산, 비점수차 및 편광을 포함하는 주어진 레이저 특성에 대한 원하는 노출 지속시간 및 플루언스를 얻기 위해 주 시스템 변수 - 스폿 빔 길이, 폭 및 세기 프로파일, 즉, 스폿 기하 구조 및 스캔 속도 - 를 제어하는 것에 입각한다. 시스템 변수 및 레이저 특성의 제어는, 이하에서 개시되는 바와 같이 각각의 조립체 및 이들의 조합에 의해 수행된다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 발명의 모듈형 장치(10)는 본 발명의 공정을 수행할 수 있는 다양한 배치를 가질 수 있다. 매우 기초적인 수준에서, 본 발명의 공정은 (1) 1미터 길이까지 도달하는 가공물 표면 상의 긴 조사되는 영역 또는 스트라이프, 또는 (2) 일반적으로 수 밀리미터(예를 들어 2mm)를 초과하지 않는 짧은 영역 또는 스트라이프를 형성함으로써 달성될 수 있다. 스트라이프의 길이에 따라, 본 발명의 장치의 선택적 하위-조립체는 다양한 구성을 가질 수 있다. 그러나, 이러한 하위구조체의 기능은 실질적으로 동일하게 유지된다.
장치(10)는 가공물 표면, 예를 들어 얇은 Si 막 가공물(27)을 가공하도록 작동되고, 이에 의해, 물론 전체 표면이 어닐링되어야 하는 경우에, 전형적으로 가공물(27)의 각각의 위치의 약 20회의 복사(radiation)를 필요로 하는 FLA 공정에 따라 a-Si가 p-Si로 전환된다. 장치(10)의 다음의 작동이 FLA의 맥락에서 개시되어 있지만, 본 발명의 장치는 SLS, SiC 어닐링(예를 들어, 옴 접촉) 및 폴리이미드 LLO 공정에 따라 효과적으로 기능할 수 있다.
필요한 플루언스 및 노출 지속시간을 충족시키기 위해 막의 각각의 위치를 여러 번 조사하면, 장치(10)는 각각이 수 밀리미터 이하의 폭을 갖는 작은 가공물 및 각각이 수 미터에 도달하는 폭을 갖는 큰 가공물을 가공할 수 있다. 요약하면, 장치(10)는, 큰 패널의 원하는 폭, 특정 경우에는 전체 폭을 각각 효과적으로 커버하는 개별적인 긴 스트라이프, 및 필요한 경우, 큰 패널의 원하는 폭을 커버하기 위해 스캔 방향으로 중첩할 수 있는 짧은 스트라이프 모두를 스캔 방향으로 형성하도록 작동된다.
도 1의 본 발명의 장치(10)는 몇몇 재구성 가능한 조립체를 포함하는 모듈형 구조를 갖는다. 장치(10)는 레이저 공급원 조립체(24), 프리-스캔 조립체(22), 스캔 조립체(26), 포스트-스캔 조립체(28) 및 가공물 지지 스테이지(34)를 포함한다. 포스트-스캔 조립체(28)는 전형적으로 무엇보다도, 대물 렌즈 조립체(30) 및 도시된 예에서 망원경으로 구성된 선택적 포스트-대물 빔 렌즈 성형기(32)로 구성된다. 이러한 하위 조립체 각각은 이하에서 더 구체적으로 설명된다.
장치(10)의 도시된 배치는 본 발명의 개념을 수행하도록 모두 작동되는 많은 가능한 구성 중 하나만을 나타낸다. 이와 같이, 장치(10)는 스테이지 상에 장착된 가공물(27)을 교차-스캔 방향(cross-scan direction)(CSD) 및 스캔 방향(scan direction)(SD)으로 변위시키도록 작동되는 스테이지(14)를 지지하는 기부(12)를 포함한다. 기부(12)에 커플링된 П-형상의 프레임(16)은, 레이저 공급원 조립체(24), 포스트-스캔 빔 성형 조립체(28)를 갖는 캐리지(18)를 안내하는 스테이지(15)를 SD에서 지지하고, 포스트-스캔 빔 성형 조립체(28)는, 대물 렌즈 조립체(30) 및 포스트-대물 렌즈 빔 성형기(32)를 포함할 수 있다. 스테이지(15)는 포스트-스캔 조립체(28)로부터 상류에 도시되어 있지만, 스테이지(15)는 포스트-스캔 조립체(28)로부터 하류에 위치할 수 있다.
작동 시, 레이저 공급원 조립체(24)로부터의 레이저 빔은 빔 파워, 편광 및 스폿 빔의 치수를 포함한 기하 구조를 조정하도록 작동되는 프리-스캔 조립체(22) 내의 컨디셔닝(conditioning)을 겪으면서, 프리-스캔 광 경로를 따라 전파된다. 도시된 구성에서, 스캐너에 충돌하는 스폿 빔은 원형이지만, 당업자가 쉽게 인식하는 바와 같이, 장치(10)의 풋프린트(footprint) 및 장치에 원하는 풋프린트를 제공하는 광학 구성을 따르는 임의의 빔 형상이 가능하다. 컨디셔닝된 빔은, 스캔 방향(SD)으로 회전하는 스캔-조립체(26) 상에 입사될 때, 편향된 하위-빔 각각이 포스트-스캔 빔 성형 조립체(28)에서 가공되는, 포스트-스캔 광 경로를 따라 편향되는 복수의 하위-빔으로 분할된다. 포스트-스캔 조립체(28)는 스캐너 조립체로부터 각각의 하위-빔을 가공하는 광학 구성이다. 포스트-스캔 조립체(28)의 구성에 따라, 장치(10)는, 미리 결정된 노출 시간 및 플루언스 동안에 변위시킬 수 있는 가공물(27)의 표면 상에 형성되고 가공물(27)의 표면에 걸쳐 스캔되는, CSD로의 스폿 빔의 형상 및 치수에 최종 접촉(touch)을 적용하는, 하나 또는 다수의 원통형 포스트-대물 렌즈를 가질 수 있다.
도 1의 구성을 구체적으로 참고하면, QCW 섬유 레이저 공급원 조립체(24)는, 예를 들어, 특정 공칭 파워를 갖는 펄스형(pulsed) 빔을 출력한다. 프리-스캔 조립체(22)는 도 1의 스캔 조립체(26)에 포함되는 폴리곤과 같은, 주어진 스캐너의 치수에 대응하도록 모두 선택된, 올바른 크기, 형상 및 발산을 갖는 빔을 형성하도록 작동되는 광학 설계로 구성된다.
이 설계에서 구체적으로, 빔 형상은 원형이다. 프리-스캔 조립체(22)는, 이하에서 개시되는 바와 같이, 일정한 레이저 출력 파워를 원하는 수준으로 조정하는 데 사용되는 파워 감쇠기를 더 포함할 수 있다. 레이저 빔을 각각의 면에 대응하는 다수의 하위-빔으로 초핑하는, 폴리곤으로부터 편향된 하위-빔은, F-세타 렌즈인, 포스트-스캔 조립체(28)의 대물 렌즈(30)를 통해 전파된다. F-세타 렌즈는 스캔 축에서 스폿 빔의 길이를 조정하도록 구성된다. 예를 들어, 스폿 빔 길이가 증가함에 따라, 원하는 노출 지속시간을 얻기 위해 스캔 속도는 증가되어야 한다. 도시된 구조에서의 포스트-대물 렌즈 성형기(32)는 스폿의 원하는 종횡비를 얻도록 CSD로 스폿 빔 폭을 조정하기 위한 망원경이다. 결과적으로, 정확하게 치수가 조정된 스폿은, 원하는 노출 시간과 플루언스를 결국 제공하게 되는, 결정된 속도 및 파워에서 결정된 스캔 길이를 따라 드래그된다(dragged).
도 3은, 플루언스가 스트라이프(25) 위에 균일하게 분포되도록, 미리 결정된 노출 지속시간 동안 스캔 방향으로 바람직하게 성형되고 치수가 조정된 스폿 빔을 드래그할 때, 길이 L s 및 폭 W s 의 단일 스폿 빔에 의해 형성된 길이 L 스캔 을 갖는 최종적인 스트라이프(25)를 도시한다.
도 6을 간략하게 참조하면, 다음은 원하는 값을 어떻게 얻는지에 대한 더 나은 이해를 제공할 수 있다. 가우스 및 초-가우스와 같은 다른 프로파일이 동일하게 가능하지만, 단순화를 위해, 이상적인 상단부 모자형 빔 세기 프로파일을 갖는 빔이 가정된다. 속도 V 스캔 으로 진행하는 길이 L s 의 스폿 빔이 주어지면, 노출 지속시간은 다음과 같이 결정된다:
t exp = L s /V 스캔
상기 방정식은 필요한 스캔 속도를 제공하도록 재배열될 수 있다:
V 스캔 = L s /t exp
표적 상의 레이저 파워, P 및 스폿 빔 폭, W s 에 대해, 세기 I 는:
I = P/L s W s
임의의 지점에서의 스캔 플루언스 H 는:
H = I t exp = P t exp / L s W s
상기를 조합하면: 원하는 플루언스, H 및 노출 시간 t exp 에 대해, 레이저 파워 P 및 스폿 빔 폭 W s 와 함께 필요한 스폿 빔 길이 L s 및 스캔 속도 V 스캔 은:
L s = P t exp /HW s
V 스캔 = P/H W s
예:
레이저 파워 = 150 W
라인 빔 폭 = 5 μm
원하는 노출 지속시간 = 300 ns
원하는 플루언스 = 0.7 J/cm2 (7,000 J/m2)
필요한 라인 빔 길이 = 1.3 mm
필요한 스캔 속도= 4,300 m/s
본 발명의 목적은 잘 알려진 방법 및 각각의 알려진 방법을 수행하는 엑시머 레이저 디바이스에 의해 얻어진 결과와 비슷한, 섬유 레이저를 사용하는 특정 표면 처리 응용예에서의 결과를 얻는 것이다. 예를 들어, 평판 패널의 생산에서, 엑시머 레이저는 섬유 레이저가 엑시머 레이저의 결과에 필적하기 시작한 꽤 최근까지 최고를 지배했다. 이는 예를 들어, 표적에 대한 노출 지속시간 및 플루언스와 같은 ELA의 특정 공정 매개변수가 경험적으로 알려져 있다는 것을 의미한다. 따라서, 이 명세서에서처럼, 상이한 구조적 접근법을 취하는 것은 모든 것(예를 들어, 원하는 노출 지속시간 및/또는 플루언스)이 변화되어야 하는 것을 의미하지는 않는다. 대조적으로, 300 내지 450 mJ/cm2 에 있는 알려진 플루언스, 및 100 내지 500 ns의 노출 지속시간 모두는 본 발명의 장치 및 그 하위-조립체가 구성될 수 있는 두가지 중요한 구성요소이다. 따라서, 알려진 공정 매개변수를 기초로, 상기 개시된 간단한 계산을 사용하여, 스캔 길이, 스캔 속도, 레이저 파워 및 다른 디바이스 매개변수를 포함하지만 이에 제한되지 않는 장치 매개변수를 결정하는 것이 용이하다. 일단 장치 매개변수가 결정되면, 각각 및 모든 조립체의 다양한 특정 구조는 전체 디바이스의 전체 풋프린트, 그 효율, 그리고, 물론 비용에 따라 결정된 매개변수를 얻도록 구성될 수 있다.
도 4는 원하는 열 응답, 즉 균일한 p-Si 입자를 초래하는 원하는 플루언스를 특징으로 하는 Si 막의 최종적인 스트라이프(25)를 도시한다. 형성될 스트라이프(25)를 따르는 각각의 위치(하나만 도시됨)의 조명에 대한 원하는 열 응답은, 스폿 폭 W s 보다 10배 초과인 길이 L m 을 갖는 삼각형 형상의 용융된 지역을 특징으로 한다. 이러한 반응이 본 발명의 공정 동안 (예를 들어, 적절한 X-선 기술에 의해) 확인되면, 스트라이프(25)의 영역에 걸친 원하는 플루언스 분포는 지정된 노출 지속시간에 걸쳐 도달될 것이다. 용융된 지역의 길이 및 폭 사이의 이 관계는 처음에는 이론적으로 모델링 되었고, 이어서 수많은 후속 실험에 의해 지지되었다.
도 5는, 각각 수 mm 이하인 짧은 라인 빔을 사용함으로써, 1미터 이상 까지의 원하는 총 스트라이프 길이 L 스캔 을 갖는 최종적인 긴 스트라이프를 형성하는 본 발명의 공정을 도시한다. 일반적으로 말해서, 개별적인 스폿 또는 라인 빔 길이를 초과하는 길이 L 스캔 을 갖는 짧은 스트라이프(25)의 형성은, 각각의 제1 컬럼(341) 및 제2 컬럼(342)(그리고 후속 컬럼 34n)의 동일평면 및 동일선상의 짧은 스트라이프(25)가 서로 중첩되도록, 제1 컬럼(341)을 먼저 형성하고 이어서 후속 제2 컬럼(342)을 형성하는 것을 포함한다. 이 공정은 원하는 총 스트라이프 길이 L st 까지, 더 정확하게는 원하는 영역이 결정화될 때까지 계속된다.
컬럼(34) 각각은, SD로 연장되는 적어도 하나의 짧은 스트라이프(25)가 형성되도록, 스테이지(15)를 활성화시킴으로써 형성된다. 궁극적으로, CSD로 가공물(27)을 변위시키는 스테이지(14)를 이용함으로써 원하는 거리로 CSD로 서로 오프셋된 복수의 스트라이프(25)가 제공되어 컬럼(34)을 규정한다. 제1 컬럼(341)이 원하는 길이 및 폭으로 형성되면, 스테이지(14)는 SD의 후속 스트라이프(25)들 사이의 원하는 중첩에 대응하는 거리 dx로 SD로 가공물(27)을 변위시킨다. 이 공정은 제2 컬럼이 완성될 때까지 이전 컬럼의 형성과 유사하게 계속된다. 가공물이 X 및 Y 방향 모두로 변위될 수 있기 때문에, 더 짧은 스캔된 스트라이프(25)를 중첩함으로써 긴 라인(즉, 스트라이프 길이)을 형성하는 공정은 2D 공정으로 지칭될 수 있다. SD 및 CSD 방향 모두에서의 피치(pitch)는 가공된 영역의 각각의 위치에 다수의 스폿 빔 조명을 제공하도록 선택된다. 개별적인 스트라이프(25)의 길이가 원하는 영역을 단독으로 커버하기에 충분하다면, SD로의 중첩이 필요하지 않고, 각각의 개별적인 위치 상에 입사되는 다수의 스폿 빔은 CSD로의 후속 스트라이프들 사이의 오프셋에 의해 규정된다.
도 7의 A 내지 D는 예를 들어, CSD로의 복수의 "적층된" 평행 스트라이프(25)를 각각 포함하는 개별적인 컬럼(34)의 형성을 도시한다. 확인될 수 있는 바와 같이, 도 7의 A 내지 D 각각에 도시된 인접한 스트라이프(25)는 상이한 거리 dx(136)로 CSD로 오프셋된다. 이는 얇은 Si 막을 파괴할 수 있는 표면 온도의 개시(onset)를 방지하기 위해 임의의 열처리된 표면이 모니터링되어야 한다는 사실에 의해 설명될 수 있다. 이 사실은 각각의 막 위치의 다수의 조사를 갖는 얇은 Si 막의 경우 특히 중요하다. 따라서, 예를 들어, 센서 조립체(36)에 의해, 추정되는 바와 같이, 방금 형성된 스트라이프(25)의 시작을 따르는 온도가, 미리 결정된 임계값에 도달하거나 그에 근접할 경우에, 다음 스트라이프의 형성은 이미 위험한 온도를 증가시킬 수만 있기 때문에 다음 스트라이프는 더 큰 거리로 이격되어야 한다. 도 7의 B를 구체적으로 참조하면, 인접한 스트라이프(1361 내지 1364)는, 예를 들어 1 μm, 2 μm, 10 μm인 1 마이크론 내지 10 마이크론의 범위 내일 수 있는, 스폿 폭 W s 의 약 80%를 커버하는 중첩에 대응하는 작은 피치로 이격된다. 대조적으로, 도 7의 D의 dx는 전체 스폿 폭에 대응하며, 이전에 형성된 스트라이프에 의해 점유된 막의 온도가 위험할 정도로 높다는 것을 나타낸다.
온도 제어는, 가공된 Si 막 영역으로부터 광학 회절 응답 신호를 측정하고, 이러한 측정된 결과를 저장된 기준값과 비교하고, 측정된 값과 기준값 사이의 차이에 기초한 비교 결과를 계산하며, 이 비교 결과에 기초한 특정 거리로 다음 스트라이프의 변위를 이동시키는 스테이지(14)에 제어 신호를 출력함으로써 실현될 수 있다. 따라서, 장치(10)는 포지티브 체계를 이용하는 회절 응답 센서 조립체(36)로 구성된다.
FLA 공정의 맥락에서도, 후속 스트라이프가 실질적으로 매우 작은 중첩을 갖거나 전혀 중첩이 없어도 만족스러운 결과를 제공할 때, 이러한 작동 체제를 얻을 가능성이 있다. 그러나, 전형적으로, 예를 들어 주어진 위치에서 20회인, 조사 및 그에 따른 중첩의 총 횟수가, CSD로, 이를 테면 스트라이프에서 2 스트라이프로 변한다고 하면, 그에 따라 이 위치가 필수적인 20회의 타격(hit)을 받기 위해서 SD로의 중첩의 횟수는 5회에서 10회로 증가되어야 한다. 다시 말해, 양 방향으로의 피치(즉, dx, dy)는 변할 수 있지만, 원하는 플루언스 및 노출 지속시간을 초래하는 그 피치의 총 곱은 변하지 않고 유지된다.
도 8을 참조하면, 각각의 SD 및 CSD로의 스폿 빔(38)의 바람직한 세기 프로파일이 도시되어 있다. 스폿 기하 구조와 함께 이러한 프로파일은 노출 지속시간과 플루언스 분포에 중요하다. 예로서, 타원형 스폿의 스캔 축을 따르는 세기 프로파일은 순수한 가우스인 반면, CSD로의 교차-스캔 축을 따르는 프로파일은, 도시된 바와 같이, 초-가우스이다. 일부 예에서, 초-가우스 역률은 2보다 크다. 명백하게, 공간 프로파일은 가우스, 초-가우스 및 편평한 상단부 프로파일 중에서 제어 가능하게 변할 수 있다. 또한, 필요하면, 이하에서 개시되는 바와 같이, 몇몇 레이저 공급원 또는 광학기기를 채용함으로써 다른 프로파일이 사용될 수 있다. 스폿 폭은 임의의 합리적인 스폿/스트라이프 길이 및 폭을 형성하도록 구성될 수 있는 프리-스캔 조립체 및 포스트-스캔 조립체와 연관된 광학 구성의 결과이다.
이제 장치(10)를 구성하는 조립체의 설명을 하면, 레이저 공급원 조립체(24)는 레이저 작동의 CW 모드와 동등한, 최대 100%인 듀티 사이클로 각각 작동되는 하나 또는 다수의 QCW 섬유 레이저를 포함한다. 100% 미만의 임의의 듀티 사이클은, 모든 다른 조건이 동일하다면, 처리될 표면 즉, Si 막이 CW 복사를 대할 때와 동일한 열 응답을 갖도록 선택된다. 100% 미만의 듀티 사이클을 갖는 QCW 섬유 레이저는, 바람직하게는 단일 주파수(single frequency)(SF)의, 편광된, 실질적으로 M2 ≤ 1.2인 3xx nm 및/또는 5xx nm 파장에서 회절 제한된 빔을 출력하는, 80 내지 200MHz 사이 그리고 심지어 1GHz 까지의 균일한 높은 반복률에서의 펄스형 모드에서 작동된다. 펄스 지속시간은 수십 나노초에서 수백 나노초까지 변한다. 레이저 공급원(24)은, 필요한 경우 레이저 빔이 프리-스캔 경로를 따라 전파됨에 따라 감쇠되는, 최적의 일정한 출력 파워에서 작동된다. 레이저 빔의 방출 파장에 따라, 레이저 빔의 파워는 녹색 광(Green light)에 대해 1KW(평균 파워) 및 IR 광에 대해 수-kW에 도달할 수 있다. 펄스형 체제에서 작동되는, 본 명세서에서 이용되는 QCW 섬유 레이저의 출력 파워는 그 듀티 사이클을 조작함으로써 제어될 수 있다.
SF SM 광 빔은 특히, 3xx 내지 5xx nm 파장 범위와 전형적으로 연관된 FLA 및 SLS 공정에 대해서 바람직하지만, 다른 응용예는 빔 품질 및 스펙트럼에 대해 이러한 엄격한 제한이 필요하지 않을 수 있음에 주목해야 한다. 이 경우에, 물론, 레이저 공급원(24)은 넓은 스펙트럼의 라인을 갖는 다중 모드 빔을 출력하도록 구성될 수 있다. 요약하면, 파워, 편광 및 빔 품질 매개변수는, 엑시머 및 분출-모드 섬유 레이저의 도움으로 얻어진 결과와 같은 동일한 결과를 달성하기 위해 선택된, 미리 결정된 플루언스 및 노출 지속시간과 같은, 원하는 공정 매개변수를 유지하는데 결정적인 역할을 하는 장치 매개변수의 일부이다.
장치(10)의 프리-스캔 조립체(22)는 출력 레이저 빔에, 주어진 스캔 조립체(26)에 적절한 특성을 제공하는 광학 빔 컨디셔너(conditioner)로서 기능한다. 빔 컨디셔닝은 원통형 또는 바람직하게는 타원형과 같은 원하는 기하 구조 형상을 갖는 스폿 빔을 성형하는 것을 포함하며, 이 타원형은 스캔 방향으로 연장되는 스캔 축을 갖는다. 또한, 빔의 크기 및 발산은 사용된 스캐너에 부과되는 기하학적 제한을 충족시키도록 조정된다. 실질적으로, 당업자에게 잘 알려진, 렌즈의 다양한 조합은 이러한 작업을 용이하게 실현할 수 있다.
AOD 스캐너의 경우, AOD 스캐너 상에 입사되는 빔은, 시준기의 설치를 필요로 하는, 스캔 방향으로 시준되어야 하고, AOD의 분명한 개구에 대응하도록 적절히 치수가 조정되어야 한다. 게다가, 프리-스캔 조립체(22)는 반드시 스캔 조립체를 위한 것은 아니지만, 나중에 스캔 및 교차-스캔 축 중 하나 또는 모두에서 스폿 빔의 원하는 세기 프로파일을 위한 균질화기를 포함할 수 있다.
파워 감쇠기 또한 프리-스캔 조립체의 일부이다. 감쇠기의 필요성은 변화하는 펌프(즉, 다이오드 레이저 전류)에 응답하여 레이저 시스템 출력을 안정화시키는 것이 얼마나 어려운 지 안다면 이해될 수 있다. 이는 본 장치에서, 레이저 출력 파워가 주어진 레이저에 대해서는 최적이지만, 이후에 가공물 표면 상에 입사되는 빔의 일정한 미리 결정된 파워 수준을 유지하도록, 레이저 출력 파워가 연속적으로 그리고 제어 가능하게 변하는 이유이다. 파워 감쇠를 수행하는 수단은 파워 조정과 함께 원하는 빔 편광 또한 제공하는, 다양하게 구성된 편광기 및 편광 회전자를 포함한다. 파워 감쇠의 실제 구현예는 처리된 표면 근처에서의 파워 모니터링, 및 파워 센서 및 편광기 사이에서의 피드백 회로와, 이 피드백 회로에 설치된 제어기를 필요로 한다.
요약하면, 스캐너의 최적 작동을 제공하기 위해, 레이저 조립체(24)로부터의 출력 빔은 스캔 및 교차-스캔 축에서 원하는 빔 크기를 갖도록 컨디셔닝된다. 빔은 또한 스캔 및 교차-스캔 축 모두에서 원하는 빔 발산을 갖도록 컨디셔닝된다. 편광 배향은 바람직할 수 있음에도 불구하고, 스캐너 작동을 위해서는 선택적으로 크게 필요하지 않을 수 있지만, 주어진 응용예 공정을 위해서도 필요할 수 있다. 선택적으로, 빔은 하나 또는 양 축에서 빔 프로파일 재-아포디제이션(re-apodization)(예를 들어, 초-가우스 또는 상단부 모자형으로 변환된 가우스)을 겪을 수 있다. 그러나, 일부 예에서, 빔 편광 및 아포디제이션(apodization) 모두는 QCW 레이저 내에 통합된 광학기기에 의해 달성될 수 있다.
스캔 조립체(26)는 컨디셔닝된 빔을 수용하고, 컨디셔닝된 빔을 가공물(27)을 향한 포스트-스캔 경로를 따라 원하는 각속도(angular velocity)와 각도 범위로 편향시킨다. 스캐너의 구성은 폴리곤, AOD, 또는 AOD와 폴리곤의 조합으로부터 선택된다. 물론 검류계 또한 사용될 수 있지만, 스캔 속도 등과 같은 고유의 제한으로 인해 목표로 하는 응용예에서 효율적이지 않을 수 있다. 스캔 조립체(26)는 km/sec에 도달하는 높고 제어된 속도를 특징으로 하는 것이 필수적이다. 또한 스캔 조립체는 90%를 초과하는 높은 레이저 듀티 사이클을 이용하는 것이 바람직하다. 제어 및 피드백 회로를 이용하여 즉석에서(on the fly) 수행될 수 있는, 스캔 속도의 제어된 변화는, 표적 상의 노출 지속시간 및 플루언스 분포와 같은 미리 결정된 공정 매개변수를 유지할 수 있게 한다.
도 9를 참조하면, 하나의 축에서 빔을 스캔하는데 사용되는 일반적인 방법은, 6 내지 12개의 면이 다소 표준인, 하나의(모노곤) 또는 다수의 (예를 들어, >30) 면(42)을 가질 수 있는 스피닝(spinning) 폴리곤(40)을 이용한다. 빔은 (빨간 화살표로 지시된) 회전 평면과 일렬로(in line with) 있거나, 회전 평면에 대해 각도를 이룰 수 있다. 스피닝 폴리곤의 알려진 장점은 용이하게 면하고(subtended), 면의 개수에 반비례하며, 물론 성숙한 기술인, 큰 스캔 각도 범위이다.
도 10을 참조하면, 폴리곤(40)의 면(42)은 회전 평면에 대해 직교하는 면 지향 오차를 발생시키기 쉽다. 특정 구현예의 공차에 따라, 면 교정을 구현할 필요가 있을 수 있다. 본 명세서에 사용되는 높은 회전 주파수에서, 면 당 짧은 체류 시간은 광-기계적 지향 교정을 방해한다. 이 경우에, 그 필수적인 광학 비효율성(전형적으로 <80%)을 갖는, AOD의 구현예가 필요할 수 있다.
면(42)의 상이한 각위치(angular position)는 정지한(motionless) 가공물의 표면 상에서 서로 완벽하게 일치하지 않는 스트라이프를 야기하며, 이는 플루언스 분포의 바람직하지 않은 변동을 초래하며, 결국 Si 막의 불만족스러운 결정화를 야기한다.
지향 오차 교정은 폴리곤(40)으로부터 상류의 AOD(44)를 구현함으로써 실현된다. AOD의 작동 원리는 잘 알려져 있다: AOD의 RF 드라이버(46)는 주파수 및 진폭 변조 입력을 갖는다. 주파수에 따라, 빔은 도 11에 도시된 바와 같이, 교차 스캔 방향(CSD)으로 면으로부터 편향된다. 따라서, 모든 면에 대해 고정된 주파수를 사용하면, “제1” 면의 각도와 상이한 각도로 경사진 이러한 면은, 교차-스캔 방향으로 최초의 스트라이프로부터 오프셋된 스트라이프를 제공할 것이다. 이 오프셋을 보상하기 위해, “결함있는” 면으로부터 편향된 각각의 하위-빔의 발산 각도는, 모든 스트라이프 사이의 오프셋이 2 내지 10% 범위 내에 있도록 주파수의 가용 대역으로부터 주파수를 제어 가능하게 조정함으로써 변화된다.
가공물(27)의 표면 상에 입사되는 하위-빔 파워가, 예를 들어 면들 사이의 표면 반사율(reflectance)의 변화의 결과로, 균일하게 감쇠되지 않을 가능성은 항상 존재한다. 피드백 회로를 통해 진폭을 변조함으로써, 반사율이 실시간으로 각각의 면에 대해 원하는 수준으로 조정된다.
폴리곤(40)이 회전할 때, 인접한 면(42) 사이의 경계 상에 입사된 광이 낭비된다. AOD(44)는 온/오프 모드에서 높은 주파수로 작동되는 이상적인 스위치이다. 따라서, 빔이 경계를 타격할 것으로 예상될 때, AOD(44)는 꺼졌다가, 다음 면이 빔을 편향시키는 위치에 있을 때, 다시 켜진다.
스위치로서, AOD(44)는 또 다른 기능을 수행하도록 작동된다. 모든 폴리곤은 특정 스트라이프 길이에 대해 설계된 면을 갖는다. 어떤 이유에서라도 원하는 라인 길이가 면 길이에 대해 설계된 길이보다 짧으면, AOD는 스트라이프의 설계된 길이의 스캔을 완료하기 전에 꺼진다.
일부 표면, 특히 큰 표면은, 긴 스캔된 라인에 대해 포커스를 유지하기에 불충분하게 편평할 수 있다. 이 경우, 라인의 길이를 따라 의사-실시간(pseudo-real time)으로 포커스 보상 기술을 구현할 필요가 있다. 예를 들어, 응용예는 허용 가능한 포커스 깊이≤±5μm를 가질 수 있다. 고정밀 패널도 전형적으로, 충분히 긴 스캔된 라인(예를 들어, 1미터까지)에 대해 허용 가능한 편평도를 초과하는 두께 변화를 갖는다. 센서의 어레이는 라인의 길이를 따라 표면 높이를 측정하도록 배치된다. 센서 피치는 패널 표면의 기울기 오차(slope error)와 관련하여 적절한 공간 해상도를 보장하기에 충분하다.
도 12는 포커스 깊이를 제어하기 위한 개략도를 도시한다. 예를 들어 300mm 길이의, 긴 스트라이프에 더 관련된다면, 포커스 깊이를 교정하는 것은 원하는 결정화를 얻기 위해 필수적이다. 예시적인 스트라이프에서, 10 um의 폭은 최소 포커스 깊이를 가지며, 이 10 um 의 폭은, 교차 스캔 방향으로 편향되기 때문에, 포커스 제어를 수행하기에 이상적으로 적합한 AOD로 포커스 제어가 필요한 치수이다. 따라서, AOD는, 가변적인 표면 높이를 보상하기 위해, 좁은 스펙트럼 폭부터 넓은 스펙트럼 폭으로부터 선택된, 주파수를 조정함으로써 교차-스캔 방향에서 빔의 발산을 조정하는 데 사용될 수 있다.
발산 각도를 증가시키거나 감소시키는 것은 다음 포커스 깊이의 변화와 함께 빔 폭의 변화를 유발한다. 제어 체계의 설계는 바람직하게는, 임의의 시간 불이익을 최소화 하기 위해, CSD 로 연장되는, 교차-스캔 축의 앞에 배치된 복수의 센서(50)를 포함할 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 이 체계는 또한 중앙 처리 유닛을 통해 AOD의 주파수 입력과 연결된 피드백 회로를 포함한다.
도 13은 AOD를 사용하여 빔의 발산 각도를 변화시키기 위한 접근법을 도시한다. 단일 주파수를 입력하는 대신, 다수의 주파수가 AOD 내로 동시에 커플링된다. 그 결과, AOD로부터의 다수의 각각의 주파수에 대응하는 다수의 빔은 서로에 대해 발산한다. 이후에 개시될 바와 같이, 이 특징은 CSD로 원하는 세기 프로파일을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
AOD의 사용은 바람직할 수 있지만, 표면 편평도 보상을 위한 유일한 디바이스는 아니다. 예를 들어, 동일한 목적을 위해 기계적 줌(zoom)이 사용될 수 있다. 스캔 속도가 느리면, 광학 요소(또는 요소들)를 이동시키고 이에 의해 빔 발산을 수정하기 위해, 음성 코일(voice coil) 또는 압전 작동기와 같은 기계적 디바이스를 구현하는 것이 합리적이다. 이러한 방법에 의해 달성될 수 있는 비교적 느린 작동 속도로 인해, 이 접근법은, 스캔 속도가 느리지만 여전히, m/sec 범위에서 변하는 교차-스캔 속도보다 비교가 안될 정도로 높은, km/sec 범위에 있는, 낮은 레이저 파워 및 길고 넓은 라인에만 적용 가능하다.
도 14는 AOD 이외의 수단으로 실현될 수 있는 포커스 보상의 개념을 보여준다. 또 다른 포커스 보상 설계는 변형 가능한 광학기기를 포함한다. 포커스 평면이 패널 표면을 추적하도록, 하나 이상의 변형 가능한 광학기기가 프리-스캔 경로와 일렬로 배치될 수 있다. 바람직한 구현예는 하나 이상의 변형 가능한 거울을 이용한다. 거울은 라인 빔의 길이를 따라 연속적으로 가변적인 곡률 반경을 가지므로, 1차원에서 변형될 수 있다. 곡률 반경은 이미지 평면의 가변적인 높이를 보상하기 위해 거울의 길이에 따라 변화된다.
스캐너 구성은 포스트-스캔 조립체(28)의 대응하는 설계와 연관된다. 예를 들어, 폴리곤(40)을 사용하는 것은, 폴리곤(40)이 본 발명의 장치에 단독으로 포함되든지 AOD와 결합되어 포함되든지 간에, 1미터까지의 긴 스트라이프를 형성하기 위한 F-세타 렌즈의 이용을 수반한다.
도 15는 폴리곤(40) 및 포스트-스캔 조립체를 포함하는 광학 체계를 도시하는데, 포스트-스캔 조립체는, F-세타 대물 렌즈(54) 및, 특정 예에서 하나 이상의 원통형 렌즈를 포함할 수 있는 포스트 F-세타 애너모픽(anamorphic) 광학기기(56)를 포함하는, 대물 렌즈 또는 렌즈로 구성된다. F-세타(54)는 스폿 빔의 스캔 축의 치수를 제어하는 반면, 원통형 렌즈 하나 또는 그 조합을 포함할 수 있는, 광학기기(56)는 스폿 빔의 교차-스캔 축의 치수를 조정한다. 전형적으로, 도시된 체계는 긴 스트라이프(25)를 어닐링하는 데 유리하다. 교차-스캔 축에서의 빔 세기 프로파일은 바람직하게는, 이 축을 따라 플루언스 균질성을 보존하는 편평한-상단부 형상을 갖는다. 이 편평한-상단부 형상을 보장하기 위해, F-세타 광학기기(56)에 사용될 수 있는 원통형 렌즈(또는 렌즈들)이 사용될 수 있다.
스캔 조립체로 되돌아가면, 스캔 조립체는 AOD만을 포함한다. AOD의 장점은 무엇보다도, (a) 빠른 스위프(sweep) 비율, (b) RF 스위프가 ≤4μs로 수행될 수 있음, (c) 폴리곤으로 얻을 수 있는 스캔 속도보다 더 빠른, 표적 상의 스캔 속도, (d) 빠른 응답 시간, (e) 빔 전달 시스템(beam delivery system)(BDS) 비균질성/비선형성 및 레이저 파워 변화를 보상하기 위한, 진폭 및 스위프 비율의 동시 변조, 및 (f) 스위프 내의 변조를 포함한다.
도 16은, 대응하는 속도 프로파일을 갖는, 스캔된 라인의 길이를 따라, 선형 RF 드라이버 주파수 램프(도 17)를 갖는 tan(세타) 위치의 프로파일의 효과의 예를 도시한다. 이러한 프로파일은 라인을 따라 노출 지속시간 및 플루언스 변화 모두를 야기한다. 상기 개시된 바와 같이, 노출 지속시간의 변화가 아닌, AOD RF 드라이버의 변조 진폭을 조정함으로써 유도된 플루언스 변화를 보상하는 것이 가능하다. 일정한 속도(일정한 노출 지속시간)를 발생시키는 것은 도 18에 도시된 바와 같이, RF 드라이버 주파수의 비-선형 램프를 구현하는 것을 필요로 한다.
포스트 스캔 조립체(28)는 다양한 기능을 수행하도록 작동된다. 포스트 스캔 조립체(28)는 스캐너로부터의 스캔 각도 및 속도를 필요한 값으로 수정하고, 선택적인 마스크 평면 및/또는 대물 렌즈 정합(matching)을 위해 스캐너로부터의 빔 프로파일을 최적화한다. 포스트-스캔 조립체(28)는 또한 주요(chief) 광선 각도를, 전체 스캐너 각도 범위에 걸쳐 선택적인 마스크 평면 및 대물 렌즈로 수정할 수 있다. 마스크/대물 평면은 다음에 의해 규정될 수 있다: 축 또는 양 축 모두에서, 애너모픽 F-세타 및 원통형 렌즈와 같은 이미징 대물렌즈를 사용하는 것, 축 또는 양 축 모두에서의 마스크 평면에서 빔을 크로핑(cropping)하는 것, 그리고 각각의 축에 대해 상이한 대물 평면을 필요로 할 수 있는 애너모픽 대물 렌즈를 사용하는 것. 때때로, 추가의 빔 편광 조정을 제공하는 것이 필요할 수 있다. 또한, 빔 프로파일 재-아포디제이션은 교차-스캔 축에서 구현될 수 있다.
도 19, 도 20, 도 21a 및 도 21b는 AOD(44)와 결합되어 사용되는 포스트-스캔 조립체(28)의 작동을 도시하고, 스캔 각도 Ø를 규정하는, AOD에 충돌할 때 직경 D의 빔의 길이 및 폭을 조정하도록 작동된다. 포스트-스캔 조립체(28)는 원통형 또는 구형 F-세타 렌즈(56), 또는 포커스 길이 F를 갖는 렌즈의 조합을 포함한다. 스폿은 이미지 평면에 형성되며, 이 경우, 이미지 평면은 처리될 표면이다. 스폿 길이는 λ/π * F/2D의 곱이며, 여기서 λ는 레이저 빔 파장이다. 스트라이프의 길이 L 스캔 은 2F*tanØ로 결정되며, 이는 포커스 길이가 길수록, 스트라이프의 길이 L 스캔 이 길어진다는 것을 의미한다. 요약하면, 스캔 각도 및 포커스 거리 F는 스트라이프의 길이 L 스캔 을 규정한다. 상기에 기초하면, 스트라이프 길이 L 스캔 이 증가된 포커스 길이 F 에 응답하여 증가되면, 동일한(주어진) 노출 지속시간을 유지하기 위해 스캔 속도가 증가되어야 한다. 따라서, 스캔 속도가 증가함에 따라, 미리 결정된 플루언스를 얻기 위해 레이저의 출력 파워는 증가되어야 한다. 전체적으로, 레이저 파워가 증가됨에 따라, 더 긴 라인을 얻기 위해 포커스 길이를 증가시킬 수 있다. 그러나, 증가된 포커스 길이는 명백하게 전체 장치의 더 큰 풋프린트를 필요로 한다. 긴 스트라이프를 형성하는 동안 장치의 풋프린트를 억제하기 위해, 두 가지 상이한 배치가 사용될 수 있다. 하나는 마스크 MP의 사용이다. 다른 방법은 스캔 축에서 스폿 길이를 조정하기 위해 F-세타 렌즈로서 작동되는 렌즈(56)를 사용하고, 도 21b에 도시된 바와 같이, 교차-스캔 축에서 스폿 폭을 조정하기 위해 원통형 렌즈 또는 렌즈들을 사용하는 것이다.
도 21a는 발산 및 수렴 렌즈의 조합을 포함하는 포스트 스캔 조립체(28)의 예시적인 설계를 도시한다. AOD(44)는 스캔 축/방향에서 시준된 빔을 수용하고, 이 빔을 빔 직경 D와 함께 각도 θ로 편향시킨다. 그리고, 편향된 빔은 상류의 발산 렌즈(48) 상에 입사되고, 더 나아가 스캔 방향에서 스폿 빔의 원하는 치수를 얻기 위해 두 수렴 렌즈(50 및 52) 상에 입사된다. 포스트-스캔 조립체(28)의 도시된 구성은, 스폿 크기를 제어할 때, AOD(44)가 대물 렌즈로부터 몇 미터에 그리고 텔레센트릭(telecentric)인 다중-요소 갈릴레이(Galilean) 또는 케플러(Keplarian) 망원경 근처에 배치된다면, 봉합 없이 충분히 긴 라인을 형성하도록 한다. 이 설계에서 긴 라인은 각각 10 내지 15mm에 달할 수 있다. 증가된 레이저 파워로 훨씬 더 긴 스트라이프를 형성할 수 있다.
도 22를 참조하면, 시준된 빔은 대략 2.5mrad 스캔 각도를 가지고 AOD(44)에 충돌한다. 광은 대물 평면에서 스캔 축을 원하는 값으로 스케일링하는 포스트-스캔 광학 조립체(28)를 통해 전파된다. 마지막으로, 원통형 이미징 렌즈(60)가 스폿의 교차-스캔 축을 스케일링한다.
대물 렌즈의 유형 및 스캔 라인 포커스 유형의 몇몇 가능한 조합이 있으며, 각각의 조합은 원하는 스폿 종횡비를 얻기 위해 다양한 응용예와 호환 가능하다. 이하에 요약된 바와 같이, 모든 조합이 사용될 수 있다.
대물부 스캔(라인)축 좁은 교차-스캔 축 응용예
구형 F-세타 허리(waist) 포커스 허리 포커스 FLA 부류 (큰 스폿)
애너모픽 F-세타 허리 포커스 포스트 F-세타 재-포커스 FLA 부류 (큰 스폿)
구형 이미징 이미징 포커스 이미징 포커스 SLS 또는 FLA 부류 (좁은 라인)
SiC 어닐링/LLO
애너모픽 이미징 이미징 포커스 이미징 포커스 SLS 또는 FLA 부류 (좁은 라인)
SiC 어닐링/LLO
원통형 이미징 허리(waist) 포커스 이미징 포커스 SLS 또는 FLA 부류 (좁은 라인)
SiC 어닐링/LLO
도 23 및 도 24는 구형 대물 렌즈 유형의 각각의 유형을 도시한다: 도 23의 허리 포커스에 무한한 공액(conjugate)을 갖는 구형 F-세타, 및 도 24에 도시된 바와 같이 이미지 평면에 유한한 축소율을 갖는 구형 이미징 렌즈.도 23의 F-세타 렌즈는 폴리곤 유형 스캐너와 가장 호환 가능하지만, 텔레센트리시티(telecentricity)가 필요하지 않으면, 긴 라인을 쉽게 발생시키면서 AOD와 사용될 수 있다. 스폿 빔 크기는 프리-스캔 광학 시스템에 의해 적용되는 레이저 빔 크기와, 스캐너에 의해 규정되는 발산에 따라 직접적으로 변한다. 도 24의 구형 이미징 렌즈는 고정된 축소율을 특징으로 하지만, 길고, 좁은 라인 빔과 호환 가능하지 않다. 스폿 빔 크기는 대물 평면 조명에 대해 고정된다.
도 25 내지 도 27은 스캔 및 교차-스캔 축 각각에서 상이한 포커스 길이 및/또는 포커싱 모드를 제공하는 애너모픽 렌즈의 각각의 유형을 도시한다. 한 축이 대물 렌즈 파워를 갖지 않을 수 있는 가능성이 있다 (즉, 순수한 원통형 대물 렌즈).
도 25는 애너모픽 F-세타[무한한 공액(허리 포커스)]를 도시한다. 이 구성은 스캔 및 교차-스캔 축 모두를 가공하지만, 포커스 길이가 상이하다. 도 26은 원통형 이미징 렌즈(스캔 축 상의 무한 공액 및 교차-스캔 축 상의 이미징 포커스)를 도시한다. 도 27은 단축 및 장축/스캔축을 모두 이미징하도록 작동되지만, 상이한 축소율 인자를 갖는 애너모픽 이미징 렌즈를 도시한다.
도 28 내지 도 31을 참조하면, AOD는 다수의 주파수를 도입함으로써 교차-스캔 축에서 빔 프로파일을 성형하기 위해 사용될 수 있다. 알려진 바와 같이, AOD내로 발진된 단일 RF 주파수에서, 회절된 빔은 시준된 입사 빔(도 28a)의 복제이고, 도 28b에 도시된 교차-스캔 축에서 빔 형상을 갖는다. 회절된 빔의 발산을 조정하기 위해, 적어도 하나의 구현예에 따르면, 도 29a에 도시된 바와 같이, 복수의 주파수가 AOD 내로 발진될 수 있고, 레이저가 광을 출력하는 지속시간 동안 일정하게 유지될 수 있다. 이는, 발진된 주파수 f1…fn에 따라, 도 29b에 도시된 바와 같이, 빔 확산을 야기할 것이다.
도 30a 내지 도 30c는 도 29a 및 도 29b의 본 발명의 개념을 도시한다. AOD(44) 내로 동시에 발진된, 각각의 변화하는 진폭 또는 주파수 스펙트럼을 갖는 다수의 RF 주파수에 응답하여, 빔은 회절 교차-스캔 평면에서 확산되거나 발산을 증가시킬 것이다. 도 30a는 멀리 이격된 각각의 주파수에서의 두 개의 빔을 도시한다. 도 30b는, 각각의 주파수가 도 30a의 주파수보다 서로 더 근접하여 이격된, AOD(44)로부터의 세 개의 빔 출력을 도시한다. 도 31은 한 쌍의 인접한 빔은 이격된 반면, 다른 쌍의 빔은 실질적으로 서로 중첩되도록 선택된 4-RF 주파수 입력을 도시한다. 요약하면, 주파수 진폭은 가우스 분포를 유지하거나, 주파수가 특별히 맞춰진(tailored) 진폭으로 선택된 경우, 이 다른 쌍의 빔을 초-가우스 또는 바람직하게는 편평한-상단부 분포와 같은 임의의 바람직한 형상으로 변화시키도록 조정될 수 있다.
도 32를 참조하면, 스캔 축의 분포 프로파일 또한 조정될 수 있다. 표준 ELA 어닐링 공정은 전형적인 엑시머 레이저 빔 세기 시간 프로파일(짧은 지속시간, 높은 세기 스파이크, 이어서 더 긴 지속시간, 더 낮은 세기 꼬리)을 갖는 사용을 위해 최적화 되었다. 이 시간 프로파일은 최초의 스파이크가 Si 막의 용융을 유발할 수 있게 하는 반면, 꼬리 부분은 용융된 막의 제어된 냉각과 결정화를 허용한다. 전형적인 섬유 레이저 빔이 가우스 프로파일을 갖기 때문에, 본 발명의 스캔 방법은 동등한 가우스 시간 프로파일을 야기한다. SLS 및 FLA 결정화 모두가 가우스 시간 프로파일로 달성될 수 있지만, 엑시머 레이저의 시간 프로파일과 유사한 시간 프로파일을 구현하는 것이 바람직할 수 있다.
이러한 시간 프로파일을 구현하기 위한 하나의 방법은, 빔들 사이의 공간 오프셋, 및 개별적인 빔의 치수 및 파워가, 최적화된 어닐링 공정을 위해 조정될 수 있는 시간 프로파일을 생성하도록, 두 개 이상의 별개의 가우스 빔을 중첩하는 것이다. 빔은 다수의 레이저에 의해, 단일 레이저의 빔의 분할에 의해, 또는 분할된 빔을 갖는 다수의 레이저에 의해 발생될 수 있다. 도 32에 도시된 예는 상이한 치수 및 피크 파워를 갖는 두 개의 가우스 빔을 조합하기 위한 공간/시간 프로파일을 도시한다.
당업자는 본 명세서에 설명된 본 발명의 구체적인 구현예에 대한 많은 균등물을 단지 일상적인 실험을 사용하여 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 개시된 설계는 임의의 광 이미징 시스템과 함께 사용될 수 있지만, 현재 개시된 구조에 대한 추진력(impetus)은 본 명세서에 존재한다. 따라서, 전술한 구현예가 단지 예로서 제시된 것이고, 첨부된 청구항 및 그 균등물의 범위 내에서, 본 발명이 구체적으로 설명된 것과 달리 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 개시내용은 본 명세서에서 설명된 각각의 개별적인 특징, 시스템, 재료 및/또는 방법에 관한 것이다. 또한, 둘 이상의 이러한 특징, 시스템, 재료 및/또는 방법의 임의의 조합은, 이러한 특징, 시스템, 재료 및/또는 방법이 상호 불일치하지 않는다면, 본 발명의 범위 내에 포함된다.

Claims (45)

  1. 유리 패널 상에 피착된 비정질 실리콘(a-Si) 막을 가공하는 방법이며,
    (a) 최대 100%인 원하는 듀티 사이클로 작동되는 적어도 하나의 준-연속파(QCW) 섬유 레이저로부터 프리-스캔 경로를 따라 원하는 파워 P에서 빔을 출력하는 단계;
    (b) 빔을 스캐너 유닛 상에 충돌시켜 빔을 원하는 각도 범위 이내로 및 원하는 각속도로, 프리-스캔 경로로부터 편향된, a-Si 막을 향한 복수의 하위-빔으로 일시적으로 초핑하는 단계;
    (c) 스폿 길이 L s 및 스폿 폭 W s 및 스캔 방향으로의 공간 세기 빔 프로파일을 갖는 광의 스폿을 a-Si 막 상에 제공하기 위해 각각의 편향된 하위-빔을 광학적으로 성형하는 단계;
    (d) 원하는 스캔 속도 V 스캔 에서 스캔 방향으로 막에 걸쳐 스폿을 스위프하여 미리 결정된 길이 L 스캔 및 폭 W s 의 스트라이프를 막 상에 형성하는 단계로서, 상기 스캔 속도 및 공간 빔 프로파일이 스트라이프의 각각의 위치에서 제어된 노출 지속시간을 발생시키고, 스트라이프 내에 각각의 위치에서 스캔 방향으로 원하는 플루언스 분포를 제공하는 단계; 및
    (e) 유리 패널을 교차-스캔 방향으로 연속적으로 변위시켜, 스폿 폭 W s 이하인, 거리 dy로 서로 다른 방향으로 이격된 복수의 연속되는 스캔된 스트라이프를 순차적으로 형성하고, 그와 함께, 스트라이프의 길이 L 스캔 에 대응하는 컬럼 폭을 갖는 폴리실리콘(p-Si)의 컬럼을 규정하는 단계를 포함하는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    거리 dy는 0.025W s 내지 W s 사이에서 변하고, 폴리실리콘(p-Si) 입자의, 피드백 과열로 인한 a-Si 막의 열화 및 물리적인 파괴를 방지하기 위해, 연속되는 스캔된 스트라이프 형성의 반복률이 증가함에 따라 상기 범위 내에서 증가하는 경향이 있는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계들의 이전 시퀀스가 p-Si의 원하는 입자 크기 및 배향을 형성하지 않은 경우, 단계 (a) 내지 단계 (d)를 반복하여 Si 막의 컬럼을 더 가공하는 단계를 더 포함하는, 유리 패널 상에 피착된 비정질 실리콘(a-Si) 막을 가공하는 방법.
  4. 제4항에 있어서,
    원하는 스캔 속도 V 스캔 및 빔 세기 프로파일은, 빔 상의 각각의 스폿이, 폭 W s 보다 적어도 10배 큰 길이 L m 으로 역-스캔 방향으로 스폿으로부터 이격된 정점을 갖는, 완전한 용융된 삼각형-형상의 막 스트라이프를 생성하도록 제어되는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 패널은, mm/sec의 패널 속도에서의 p-Si의 컬럼의 형성 동안, 교차-스캔 방향으로 연속적으로 변위되며, 스캔 속도는 km/sec로 유지되는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    100% 듀티 사이클로 작동되는 QCW 섬유 레이저로부터의 빔에 의해 유발되는 a-Si의 열 응답과 동일한 a-Si의 열 응답을 발생시키기에 충분한, 80MHz부터의 펄스 반복 주파수에서 빔을 출력하도록, QCW 섬유 레이저가 100% 미만의 듀티 사이클로 작동되는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    컬럼 폭이 패널의 폭보다 작다면, 패널을, 컬럼 폭 L 스캔 이하인, 거리 dx로 스캔 방향으로 변위시키고, 단계 (a) 내지 단계 (e)를 반복하여, 이전에 형성된 인접한 p-Si의 컬럼으로부터 거리 dx로 이동된 적어도 하나의 추가적인 p-Si의 컬럼을 형성하고, 스캔 방향으로 패널을 변위시키고 컬럼을 형성하는 것을 반복하여, 전체 패널에 걸쳐 p-Si 막을 형성하는 단계를 포함하며, 인접한 스트라이프들 사이의 거리 dy 및 인접한 컬럼들 사이의 거리 dx가 가공된 막의 각각의 위치가 10 내지 50회의 범위에서 조사되도록 선택되는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    패널을 최대 0.5mm 인 거리 dx로 스캔 방향으로 변위시키는 것이 가시적인 무라를 방지하는, 유리 패널 상에 피착된 비정질 실리콘(a-Si) 막을 가공하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    거리 dy와 dx는 서로 동일하거나 서로 상이하도록 선택되지만, 각각의 위치에서의 곱 dx*dy는 일정한, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    스캔, 교차-스캔 또는 스캔 및 교차-스캔 방향 중 하나에서 상기 원하는 공간 세기 프로파일이 달성되도록, 적어도 하나의 추가적인 광의 스폿을 제공하는 단계를 더 포함하는, 유리 패널 상에 피착된 비정질 a-Si 막을 가공하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    교차-스캔 방향으로 가우스, 초-가우스, 또는 편평한-상단부 세기 프로파일을 갖도록, 막에 입사된 하위-빔을 성형하는 단계를 더 포함하며, 초-가우스 역률은 2보다 큰, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    스캔 및 교차-스캔 방향 각각에서 하위-빔을 성형하는 단계를 더 포함하며, 이에 의해 스캔 및 교차-스캔 방향 각각에서 원하는 공간 세기 프로파일을 갖는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    막 상에 입사되는 하위-빔의 편광을 제어하는 단계를 더 포함하며, 이에 의해 다결정 입자의 정렬을 제어하는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    막 상에 입사되는 하위-빔의 편광이 스폿 빔 스캔 방향에 수직으로 설정되도록 빔의 편광 방향을 제어하는 단계를 더 포함하며, 이에 의해 다결정 입자의 정렬을 제어하는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    빔은 자외선(UV) 파장 범위에서 단일 모드인, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    빔 출력은 다중 모드인, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    음향-광학 편향기(AOD), 폴리곤을 규정하기 위해 함께 커플링된 복수의 회전 거울, 또는 AOD 및 폴리곤을 포함하는 스캐너 유닛을 보정하는 단계를 더 포함하는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    AOD로부터 상류의 빔을 시준하는 단계, 및 폴리곤의 인접한 거울들 사이의 자유-공간 영역 상의 빔의 입사를 방지하거나, 스캔된 스트라이프가 스트라이프의 최대 길이보다 작은 미리 결정된 길이 L 스캔 을 갖도록, AOD를 끄고 켬으로써 QCW 섬유 레이저를 게이팅하는 단계를 더 포함하고, 상기 최대 길이는 수십 센티미터인, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    교차-스캔 방향으로 패널을 변위시킬 때, 폴리곤의 각각의 거울에 대한 AOD의 입력에서 무선 주파수(RF)를 조정하는 단계를 더 포함하고, 이에 의해 각각의 거울에 의해 제공된 스캔된 스트라이프가 서로에 대해 이동되지 않는 것을 보장하는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    스트라이프 길이 L 스캔 을 따라 복수의 이격된 위치에서의 패널 상에 입사되는 하위-빔의 포커스 깊이를 측정하는 단계;
    상기 위치 각각에서 신호를 측정하는 단계;
    측정된 신호를 기준값과 비교하여 비교 결과를 발생시키는 단계; 및
    비교 결과에 응답하여, 하위-빔의 발산을 조정하도록 AOD의 입력에서 RF 주파수를 변조하여 포커스 깊이를 변경하는 단계를 더 포함하는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    AOD의 입력에서 복수의 RF를 발생시키는 단계, 및 교차-스캔 방향으로 하위-빔의 발산을 변경하기 위해 각각의 RF의 진폭을 조정하여 스트라이프에 걸쳐 원하는 세기 프로파일을 제공하는 단계를 더 포함하며, 세기 프로파일은 가우스, 초-가우스 또는 편평한-상단부로부터 선택되는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    스트라이프 길이 L 스캔 을 따라 복수의 이격된 위치에서 패널 상에 입사되는 하위-빔의 포커스 깊이를 측정하는 단계;
    상기 위치 각각에서 신호를 발생시키는 단계;
    발생된 신호를 기준값과 비교하여 비교 결과를 발생시키는 단계; 및
    비교 결과에 응답하여, 기계적 디바이스 또는 디바이스들의 입력에서 RF 주파수를 변조하여 Si 막 상의 포커스 깊이를 변경하기 위해 하위-빔의 발산을 조정하는 단계를 더 포함하며, 상기 기계적 디바이스는 음성 코일 또는 압전 작동기를 포함하는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    포커스 평면이 패널 표면을 추적하도록, 스캐너 유닛 및 패널 사이에 변형 가능한 광학기기를 장착하는 단계를 더 포함하고, 변형 가능한 광학기기는, 패널 표면의 요철을 보상하기 위해, 하위-빔의 길이 및 폴리곤의 각각의 거울의 길이를 따라 각각 연속적으로 가변적인 곡률 반경을 갖는 하나 이상의 변형 가능한 거울을 포함하는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 방법.
  24. 가공물의 표면을 가공하는 장치이며,
    프리-스캔 경로를 따라 일정한 파워에서 레이저 빔을 방출하도록 작동되는 QCW 섬유 레이저;
    순간 스폿 빔이 미리 결정된 기하학적 치수, 세기 프로파일 및 파워를 갖도록 레이저 빔을 성형하도록 구성되는 프리-스캔 빔 컨디셔너;
    레이저 빔을 수용하고, 레이저 빔을, 프리-스캔 경로로부터 편향된 복수의 하위-빔으로 분리하도록 구성된, 프리-스캔 빔 컨디셔너로부터 하류에 있는 스캐너로서, 미리 결정된 각속도 및 각도 범위로 작동되는 스캐너;
    스폿 빔에, 순간 스폿 빔이 원하는 스캔 속도에서 선형 스캔 방향으로 드래그될 때, 원하는 스캔된 스트라이프 내에 원하는 노출 지속시간 및 플루언스가 달성되도록 선택된, 미리 결정된 기하학적 치수, 파워, 각속도 및 각도 범위, 스폿 치수 및 세기 프로파일을 제공하도록 구성되는 포스트-스캔 광학 조립체; 및
    컬럼을 규정하도록 서로 적어도 부분적으로 중첩하는 복수의 균일한 스트라이프를 형성하기 위해 적어도 교차-스캔 방향으로 가공물을 변위시키도록 작동되는 다중-축 스테이지를 포함하고,
    상기 원하는 스캔 속도 및 플루언스는, 엑시머 또는 분출-모드 섬유 레이저에 의해 가공된 표면의 품질과 비슷한 원하는 품질을 제공하는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    QCW 섬유레이저는 최대 100%인 듀티 사이클에서 작동되며, 100% 미만의 듀티 사이클에서 QCW 섬유 레이저가 작동될 때, 100% 듀티 사이클을 갖는 QCW 섬유 레이저로부터의 빔에 의해 유발된 열 응답과 동일한, 처리된 표면의 열 응답을 발생시키는, 80 내지 200MHz의 규칙적인 펄스 반복 주파수에서 일련의 나노초(ns) 펄스를 출력하는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    QCW 섬유 레이저는 단일 모드 또는 다중 가로 모드에서 레이저 빔을 출력하는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    프리-스캔 빔 컨디셔너는, 상기 일정한 파워를 미리 결정된 파워로 낮추도록 구성된 편광기 조립체로 구성되는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  28. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    프리-스캔 빔 컨디셔너로부터 하류에 위치하고, 상기 일정한 파워가 미리 결정된 파워로부터 벗어난 경우에 상기 일정한 파워를 조정하도록 편광기에 커플링된, 파워 제어기를 더 포함하는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  29. 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    프리-스캔 빔 컨디셔너는, 레이저 빔이, 음향 광학 편향기(AOD)를 포함하는 스캐너로부터 상류에서 평행하게 되도록 레이저 빔을 성형하도록 구성된 시준기를 더 포함하는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    스캔 방향, 교차-스캔 방향, 또는 스캔 및 교차-스캔 방향으로 원하는 세기 프로파일을 갖는 레이저 빔을 출력하도록 구성된 빔 조합기를 갖도록 구성된, 프리-스캔 빔 컨디셔너 상에 입사된 각각의 레이저 빔을 출력하는 다수의 QCW 섬유 레이저를 더 포함하며, 상기 원하는 세기 프로파일은 가우스, 초-가우스, 편평한 상단부 프로파일, 및 이러한 프로파일의 조합으로부터 선택되는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  31. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    스캐너는 폴리곤, AOD, 또는 AOD 및 폴리곤의 조합으로 구성되고, AOD 및 폴리곤의 조합으로 구성되는 경우, 폴리곤은 AOD의 하류에 위치하고, AOD 및 폴리곤 모두는 가공물에서 km/sec의 속도를 발생시키도록 작동되는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  32. 제24항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    AOD는, 폴리곤의 인접한 면 사이의 간극 상에 레이저 빔의 입사를 방지하기 위해, QCW 섬유 레이저를 게이팅하도록 작동되는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  33. 제31항 또는 제32항에 있어서,
    AOD는, 폴리곤으로부터 편향된 하위-빔의 발산 각도를 제어하기 위해, AOD를 드라이브하도록 구성된 RF 발생기를 포함하는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    AOD는, 폴리곤의 면의 지향 오차 및 처리될 표면의 요철을 보상하기 위해 발산 각도를 변경하도록 구성되는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  35. 제33항에 있어서,
    RF 발생기는, 스캔 방향으로 스폿 빔의 공간 프로파일을 제어하기 위해, AOD 내로 복수의 상이한 주파수를 출력하도록 작동되는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  36. 제24항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    포스트-스캔 광학 조립체는, 구형, 애너모픽, 및 구형 및 애너모픽 대물 렌즈의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 대물 렌즈로 구성되는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  37. 제36항에 있어서,
    구형 대물 렌즈는 구형 F-세타 렌즈를 포함하고, 애너모픽 대물 렌즈는 고정된 축소율을 갖는 구형 이미징 렌즈를 포함하는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  38. 제36항에 있어서,
    애너모픽 대물 렌즈는 애너모픽 F-세타, 원통형 또는 애너모픽 이미징 렌즈를 포함하고, 애너모픽 이미징 렌즈는 스캔 및 교차-스캔 방향으로 상이한 배율로 구성되는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  39. 제36항 및 제37항에 있어서,
    포스트-스캔 광학 조립체는 구형 이미징 렌즈, 원통형 이미징 렌즈 및 애너모픽 이미징 렌즈를 포함하고, 교차-스캔 방향으로 스폿 빔을 조정하도록 기능하는, 대물 렌즈로부터 하류에 위치한 하나 이상의 원통형 렌즈를 더 포함하는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  40. 제24항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    다중-축 스테이지는, m/sec의 속도로, 그리고 컬럼을 형성하는 스트라이프의 전체 폭을 초과하지 않는 거리 dy에 걸쳐서, 교차-스캔 방향으로 가공물을 연속적으로 이동시키도록 구성되는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  41. 제40항에 있어서,
    다중-축 스테이지는, 컬럼의 폭 이하인, 거리 dx로 스캔 방향으로 가공물을 변위시키도록 작동되고, 교차-스캔 방향으로 인접한 스트라이프들 사이의 거리 및 인접한 컬럼들 사이의 거리는 가공된 표면의 각각의 위치가 10 내지 40회 범위에서 조사되도록 선택되는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  42. 제41항에 있어서,
    거리 dy와 dx는 서로 동일하거나 서로 상이하도록 선택되지만, 각각의 위치에서의 곱 dx*dy는 일정한, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  43. 제24항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
    표면의 요철을 보상하도록 구성된, 스캐너 및 가공물 사이에 변형 가능한 광학기기를 더 포함하는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  44. 제24항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    스트라이프 각각은 수 밀리미터에서 1미터까지 변하는 길이를 갖는, 가공물의 표면을 가공하는 장치.
  45. 유리 패널 상에 피착된 비정질 실리콘(a-Si) 막을 가공하는 장치이며,
    경로를 따라 원하는 파워 P에서 빔을 출력하도록 최대 100%인 원하는 듀티 사이클로 작동되는 적어도 하나의 준-연속파(QCW) 섬유 레이저 조립체;
    빔을 a-Si 막을 향해 원하는 각도 범위 내에서 경로로부터 복수의 하위-빔으로 편향시키는 스캐너;
    스캐너로부터 편향되고 Si-막에 충돌하는 각각의 편향된 하위-빔이, 스캔 방향으로의 길이 L 스캔 , 스폿 폭 W s , 및 스캔 방향으로의 공간 세기 빔 프로파일을 갖는 광의 스폿을 제공하도록, 빔을 광학적으로 성형하도록 구성된 프리-스캔 광학 조립체 및 포스트-스캔 광학 조립체로서,
    길이 L s , 스폿 폭 W s , 및 세기 빔 프로파일을 갖는 광의 스폿이 원하는 스캔 속도 V 스캔 에서 스캔 방향으로 막에 걸쳐 스위프되어, 원하는 길이 L 스캔 및 폭 W s 의 막 상의 스트라이프 및, 세기 빔 프로파일을 형성함으로써, 스트라이프의 각각의 위치에서 원하는 노출 지속시간을 발생시키고, 그리고 스트라이프 내의 각각의 위치에서 스캔 방향으로 원하는 플루언스 분포를 제공하는, 프리-스캔 광학 조립체 및 포스트-스캔 광학 조립체; 및
    복수의 연속되는 스캔된 스트라이프가, 스폿 폭 W s 이하인, 거리 dy로 서로 이격되도록 하고, 스트라이프의 길이 L 스캔 에 대응하는 컬럼 폭을 갖는 컬럼을 함께 규정하도록, 교차-스캔 방향으로 유리 패널을 연속적으로 변위시키도록 작동되는 스테이지를 포함하는, 유리 패널 상에 피착된 a-Si 막을 가공하는 장치.
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